Fragen und Antworten zum Webinar über den Kostal-BYD-Batteriespeicher und den HTW-Effizienzindex

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Qualität und Effizienz sind neben dem Preis die wichtigsten Entscheidungskriterien für ein bestimmtes Batteriespeichermodell.  Bei der Bewertung der Effizienz ist die Einbausituation entscheidend, was die Vergleichbarkeit in der Praxis erschwert. Der HTW-Effizienzindex will hier eine Entscheidungshilfe bieten. Im Webinar am 11. Dezember stellte Johannes Weniger von der Forschungsgruppe Solarspeichersysteme der HTW Berlin die Ergebnisse der Stromspeicher-Inspektion vor, in der er den Index für 16 Systeme bestimmt hat.

Für einige überraschend hat ein DC-gekoppelter Speicher am besten abgeschnitten, nämlich der Kostal Plenticore plus mit BYD-Hochvoltbatterie. Thomas Garber, Leiter Produktmanagement PV-Wechselrichter und Speichersysteme bei Kostal Industrie Elektrik, erläutert im Webinar, mit welcher Technologie die Werte erreicht wurden und Florian Blaser vom BYD-Servicepartner EFT-Systems ging darauf ein, welchen Anteil die Akkus daran haben. Die Herausforderung bei DC-gekoppelten Systemen ist, dass die Wechselrichterleistung auf die Solarleistung ausgelegt ist, zum Beispiel auf 5,5 Kilowatt. Die Batterie wird zu vielen Zeiten aber mit nur 0,5 bis 1 Kilowatt entladen. Es ist daher nicht trivial, bei einem Zehntel der Nennleistung einen guten Schwachlastwirkungsgrad zu realisieren. Die drei Experten beantworten hier Fragen von Webinarteilnehmern.

Im folgenden veröffentlichen wir Antworten auf einige der Teilnehmerfragen (in der Webinaraufzeichnung finden sie noch mehr Fragen und Antworten).

Hier finden Sie die Aufzeichnung des Webinars sowie die Präsentationen zum Download. Kostal und BYD waren die Initiativpartner des Webinars.

Fragen der Webinarteilnehmer zum Effizienzindex

Sie haben gezeigt, dass Systeme, bei denen die Batterie an den DC-Zwischenstromkreis des Wechselrichters angeschlossen ist, sehr effizient sein können, obwohl sie eventuell für den Batteriebetrieb zu groß ausgelegt sind. Lässt sich das Ergebnis auf Systeme übertragen, bei denen die Batterien auf der Generatorseite des Wechselrichters angeschlossen sind, wo der Wechselrichter ja tendenziell auch zu groß für reine Batterieentladung dimensioniert ist?

Johannes Weniger: Im Entladefall stehen Batteriespeicher, egal ob sie im DC-Zwischenkreis oder auf der Eingangsseite des Photovoltaikwechselrichters angebunden sind, vor der gleichen Situation: Um in den Abend- und Nachtstunden die elektrische Last im Haus von wenigen hundert Watt zu decken, muss der Batteriestrom durch den Wechselrichter. Die Leistung des Wechselrichters ist jedoch in erster Linie auf die Nennleistung der Photovoltaikanlage abgestimmt. Durch den Trend zu größeren Photovoltaikanlagen kommen auch größer ausgelegte Wechselrichter zum Einsatz. Bei Anlagen knapp unter zehn Kilowattpeak arbeitet der Wechselrichter im Entladebetrieb größtenteils bei unter zehn Prozent der Nennleistung. Für eine hohe Effizienz von Systemen mit DC-gekoppelten und PV-Generator-gekoppelten Batteriespeichern ist somit ein sehr guter Wirkungsgrad im unteren Teillastbereich entscheidend.

Sie sprechen hauptsächlich über den Wirkungsgrad der Elektronik. Was ist mit den Wirkungsgraden der Zellen bei der Be- und Entladung? Wie groß ist deren Einfluss auf die Gesamteffizienz und wie groß sind die Unterschiede diesbezüglich zwischen den Systemen?

Johannes Weniger: Die mittleren Wirkungsgrade der Batteriespeicher wurden ebenfalls in der „Stromspeicher-Inspektion 2018“ verglichen. Der gemäß Effizienzleitfaden ermittelte Batteriewirkungsgrad variiert bei den untersuchten Systemen zwischen 89,7 und 97,8 Prozent. Der Mittelwert liegt bei 94,6 Prozent. Der Wirkungsgrad der Batteriespeicher fällt nur einmal bei der Speicherung an. Dagegen kommt der Wirkungsgrad der Leistungselektronik sowohl beim Laden als auch beim Entladen zum Tragen. Hinzu kommt, dass deutlich mehr Energie im reinen Photovoltaik-Einspeisefall über den Wechselrichter umgesetzt als Energie in der Batterie gespeichert wird. Deshalb wird die Effizienz des Speichersystems von der Umwandlungseffizienz der Leistungselektronik dominiert. Das bestätigen auch die Ergebnisse der simulationsbasierten Effizienzanalyse im Rahmen der Studie. Der mittlere System Performance Index (SPI) beträgt 88,1 Prozent. Durchschnittlich entfallen mehr als die Hälfte der SPI-Verluste auf die Umwandlungseffizienz der Leistungselektronik. Dagegen sind die Umwandlungsverluste im Batteriespeicher nur für ein Zehntel der gesamten Systemverluste verantwortlich.

Ein System mit einem schlechten SPI-Wert könnte ja zum Beispiel wegen geringerer Anschaffungskosten durchaus wirtschaftlicher sein, als ein System mit gutem SPI-Wert. Inwieweit wurde das bei der Ermittlung des SPI-Rankings berücksichtigt?

Johannes Weniger: Der SPI wird aus einem Simulationstest der Photovoltaik-Speichersysteme bestimmt und gibt an, wie sehr die Verluste den Netzbezug steigern und die Netzeinspeisung verringern. Hierzu werden die Ausgaben für den Strombezug aus dem Netz mit den Einnahmen aus der Netzeinspeisung bilanziert. Auf diese Weise soll die Effizienz der unterschiedlichen Systemkonzepte vergleichbar gemacht werden. Die Kennzahl zielt nicht darauf ab, die Wirtschaftlichkeit der Speichersysteme unter Berücksichtigung der Batteriealterung, Anschaffungskosten und weiterer Einflussfaktoren zu bewerten. Beim Vergleich der Anschaffungskosten der untersuchten Systeme wird allerdings deutlich, dass auf Effizienz getrimmte Speichersysteme nicht teurer als ineffizientere Geräte sein müssen.    

Warum werden nicht alle Hersteller namentlich genannt?

Johannes Weniger: Der Einladung zur Teilnahme an der Studie sind zehn Hersteller gefolgt. Den Teilnehmern wurden die Ergebnisse der Studie sowie das individuelle Abschneiden innerhalb der Bandbreite der analysierten Systeme vorab zur Verfügung gestellt. Danach konnten die Hersteller sich entscheiden, ob sie anonymisiert teilnehmen oder ihre Produkte nennen lassen. Mit BYD, Kostal, RCT Power, SMA und Sonnen haben sich fünf der zehn Unternehmen für die namentliche Erwähnung entschieden.

Wie hoch ist bei den Lastprofilen der direkte Verbrauch in Prozent, also der Eigenverbrauch ohne Speicher bezogen auf den Referenzhaushalt?

Johannes Weniger: Im Referenzgebäude (Photovoltaik-Nennleistung fünf Kilowattpeak und Stromverbrauch 5010 Kilowattstunden pro Jahr) werden im Jahresmittel 30 Prozent des AC-Energieertrags der Photovoltaikanlage durch die elektrischen Verbraucher zeitgleich genutzt.

Fragen der Webinarteilnehmer zum Batteriespeicher

Kann man mit dem Kostal Plenticore steuern, wann das Elektroauto geladen werden soll und funktioniert das mit allen Wallboxen? Welche Empfehlungen haben Sie für die Integration eines Elektroautos?

Thomas Garber: Aktuell würde das über das interne Relais zur Ansteuerung externer Verbraucher funktionieren. Für die Zukunft werden wir diese Funktionen eher auf Protokollebene umsetzen, zum Beispiel mit dem EEBus.

Ist Ihnen bekannt, dass die Plenticore Geräte mit BYD Speicher in der Simulationssoftware PV-Sol nicht korrekt hinterlegt sind? Die Leistung der Speicher ist zu hoch angesetzt und die Wirkungsgrade unzutreffend. Das wirkt sich negativ auf die Ergebnisse aus. Können Sie helfen, das zu beheben?

Thomas Garber: Wir waren dazu mit PV-Sol in Kontakt. Wenn es weiterhin Probleme mit Auslegungen gibt, dann kontaktieren Sie bitte unsere Hotline.

Was macht den Kostal Plenticore so effektiv gegenüber dem Kostal Pico BA?

Thomas Garber: Die Erfahrung, die wir mit dem Piko BA System gemacht haben, sind komplett in die Neuentwicklung des Plenticore plus eingeflossen. Die wesentlichen Punkte, die wir optimiert haben sind:

  • Einsatz von effizienten DC-Stellern
  • Anpassung der Zwischenkreisspannung an die Batteriespannung
  • Optimierung der statischen Regelabweichung
  • 3-Phasen Netzanschluss ohne N-Leiter

Und wir arbeiten selbstverständlich weiter an Verbesserungen.

Welche Entladeleistung kann dauerhaft erbracht werden, zum Beispiel für den Betrieb einer Wärmepumpe?

Thomas Garber: Der maximale Entladestrom beträgt 13 Ampere für die Batterie, multipliziert mit der Batteriespannung ergibt die Entladeleistung.

Wieso hat der Plenticore bei 100% SOC, also voller Batterie, keinen Standby-Verbrauch?

Thomas Garber: Der hier verwendete Standby-Verbrauch wurde nach Effizienzleitfaden Version 2.0 bestimmt und bezieht sich lediglich auf den DC-Verlust, also das Entladen der Batterie im vollgeladenen Zustand.

Verlaufen die Inbetriebnahmen und der Betrieb von Plenticore Plus und BYD-Speichern bereits einwandfrei oder gibt/gab es Anfangsprobleme?

Thomas Garber:Wir sehen keine nennenswerten Probleme bei der Inbetriebnahme im Feld.

Fragen der Webinarteilnehmer zur BYD-Batterie

Kann ich ohne Probleme zum Beispiel drei Akkus nach zwei Jahren nachrüsten? Und wie kann ich vorgehen?
Florian Blaser: Ja das geht ohne Probleme. In Parallelschaltung können neue Batterien einfach hinzugefügt werden. Für die Erweiterung in Serienschaltung innerhalb von einer Battery-Box HV muss der SOC der neuen und alten Batteriemodule ungefähr gleich sein. Dies kann auf zwei einfache Arten erfolgen. Entweder:
  1. Hinzufügen des neuen Moduls, wenn sich der vorhandene Turm bei etwa 35% SOC (+/- 5%) befindet oder
  2. Laden des neuen Moduls mit einem HV-Ladegerät auf 100% und hinzufügen wenn sich der vorhandene Turm auf 100% SOC befindet.
Hierzu bitte die aktuelle Anleitung auf unserer Website (www.eft-systems.de) beachten.

Wo wurden die Batteriemodule von BYD bezüglich Sicherheit geprüft?

Florian Blaser: Es wurden mehrere externe Zertifizierungen durchgeführt. Beispielsweise nach dem Sicherheitsleitfaden Li-Ionen Hausspeicher und nach IEC62619, die beide beim TÜV Süd geprüft wurden.